请编写完整代码

时间: 2024-02-11 19:09:28 浏览: 9
好的,以下是基于MPI的Jacobi迭代求解拉普拉斯方程的完整代码: ```c++ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <math.h> #include <mpi.h> #define ROWS 1000 #define COLS 1000 #define EPSILON 0.001 #define MAX_ITERATIONS 10000 int main(int argc, char **argv) { int rank, size; MPI_Status status; MPI_Init(&argc, &argv); MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank); MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size); // 计算本地区域的开始和结束行号 int local_rows = ROWS / size; int start_row = rank * local_rows; int end_row = (rank + 1) * local_rows - 1; // 初始化本地数组 double **u = (double **)malloc((local_rows + 2) * sizeof(double *)); double **u_new = (double **)malloc((local_rows + 2) * sizeof(double *)); for (int i = 0; i < local_rows + 2; i++) { u[i] = (double *)malloc(COLS * sizeof(double)); u_new[i] = (double *)malloc(COLS * sizeof(double)); for (int j = 0; j < COLS; j++) { u[i][j] = 0.0; u_new[i][j] = 0.0; } } // 计算本地数组的边界 double left_boundary, right_boundary; if (rank == 0) { left_boundary = 1.0; right_boundary = 0.0; } else if (rank == size - 1) { left_boundary = 0.0; right_boundary = 1.0; } else { left_boundary = 0.0; right_boundary = 0.0; } // 进行Jacobi迭代计算 double diff, global_diff; int iterations = 0; do { // 交换边界数据 if (rank > 0) { MPI_Sendrecv(u[1], COLS, MPI_DOUBLE, rank - 1, 0, u_new[0], COLS, MPI_DOUBLE, rank - 1, 0, MPI_COMM_WORLD, &status); } if (rank < size - 1) { MPI_Sendrecv(u[local_rows], COLS, MPI_DOUBLE, rank + 1, 0, u_new[local_rows + 1], COLS, MPI_DOUBLE, rank + 1, 0, MPI_COMM_WORLD, &status); } // 进行Jacobi迭代计算 diff = 0.0; for (int i = 1; i <= local_rows; i++) { for (int j = 1; j < COLS - 1; j++) { u_new[i][j] = 0.25 * (u[i - 1][j] + u[i + 1][j] + u[i][j - 1] + u[i][j + 1]); if (i == 1) u_new[i - 1][j] = left_boundary; if (i == local_rows) u_new[i + 1][j] = right_boundary; diff += fabs(u_new[i][j] - u[i][j]); } } // 更新本地数组 for (int i = 1; i <= local_rows; i++) { for (int j = 1; j < COLS - 1; j++) { u[i][j] = u_new[i][j]; } } // 计算全局误差 MPI_Allreduce(&diff, &global_diff, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD); // 增加迭代次数 iterations++; } while (global_diff > EPSILON && iterations < MAX_ITERATIONS); // 输出结果 if (rank == 0) { printf("Iterations: %d\n", iterations); printf("Solution:\n"); for (int i = 1; i <= local_rows; i++) { for (int j = 0; j < COLS; j++) { printf("%f ", u[i][j]); } printf("\n"); } } // 释放本地数组 for (int i = 0; i < local_rows + 2; i++) { free(u[i]); free(u_new[i]); } free(u); free(u_new); MPI_Finalize(); return 0; } ``` 在程序中,我们使用了MPI_Sendrecv()函数进行边界数据的交换,使用MPI_Allreduce()函数计算全局误差。在输出结果时,我们只在rank为0的进程上输出。 另外,由于我们使用了动态内存分配,需要在程序结束时释放内存。 希望可以帮助您解决问题,有任何疑问欢迎继续追问!

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